覃龍華 張 蓉

（中國電建集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司 長沙市 410014）

我國淡水資源量嚴(yán)重缺乏，人均淡水資源量為2 220 m3，僅為世界平均值的1/4，位居世界第121位，被聯(lián)合國列為13個(gè)最貧水國家之一。特別是沿海地區(qū)尤為嚴(yán)重，我國沿海11個(gè)省、市、區(qū)陸地面積占國土總面積的15%，有1 800多公里的海岸線和6 500多個(gè)島嶼，人口占全國的40%以上，社會(huì)總產(chǎn)值占60%以上，是我國人口最多，經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，但絕大部分地區(qū)人均水資源僅在1 000 m3以下，還不到全國人均的60%[1]，處于嚴(yán)重缺水或極度缺水狀態(tài)。隨著國家海洋經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略的推進(jìn)，普遍承受著資源性缺水和水質(zhì)性缺水的雙重壓力，嚴(yán)重制約了這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展。

1 海水淡化概述

作為水資源的開源增量技術(shù)，海水淡化已經(jīng)成為解決沿海城市、島嶼缺水問題的主要措施之一。海水淡化就是將海水通過蒸餾、電滲析和反滲透等方法除鹽淡化后，作為生活及工業(yè)用水。

1.1 國外發(fā)展情況

根據(jù)國際脫鹽協(xié)會(huì)（IDA）顯示數(shù)據(jù)表明：全球已有150多個(gè)國家和地區(qū)在利用海水淡化技術(shù)，全球共建有14 451個(gè)脫鹽工廠，合計(jì)日產(chǎn)水量超過6 000萬t。其中海水淡化日產(chǎn)水量超過4 000萬t，海水淡化的系統(tǒng)規(guī)模與產(chǎn)量以每年10%以上的速度在增加。全球海水淡化市場在不斷的增長，這些淡化海水的80%用于飲用水，解決了1億多人的供水問題[2]。沙特阿拉伯等中東地區(qū)的國家，海水淡化水用量已占其淡水供應(yīng)總量的80%以上;亞洲國家如日本、新加坡、韓國、印尼等地都積極發(fā)展或應(yīng)用海水淡化，以增加淡水資源量。

1.2 國內(nèi)發(fā)展情況

我國海水淡化的研究始于20世紀(jì)50年代中后期，目前在沿海地區(qū)已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，并且海水淡化規(guī)模還在不斷擴(kuò)大。2003年我國海水淡化規(guī)模為3萬t/d，到2006年底，已增加到接近15萬t/d，到2010年底，已增加到接近60 t/d。到2015年底，全國海水淡化工程總規(guī)模達(dá)到100多萬t/d，其中海島海水淡化工程規(guī)模為11萬t/d。最大反滲透海水淡化工程規(guī)模達(dá)到10萬t/d，最大低溫多效蒸餾海水淡化工程規(guī)模達(dá)到20萬t/d。形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的萬噸級海水淡化技術(shù)，開展了10萬t級海水循環(huán)冷卻技術(shù)的示范應(yīng)用，發(fā)布了40項(xiàng)海水利用國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。

根據(jù)《海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，“十三五”末全國海水淡化總規(guī)模達(dá)到220萬t/d以上。沿海城市新增海水淡化規(guī)模105萬t/d以上，海島地區(qū)新增海水淡化規(guī)模14萬t/d以上。海水直接利用規(guī)模達(dá)到1 400億t/d以上，海水循環(huán)冷卻規(guī)模達(dá)到200萬t/h以上。新增苦咸水淡化規(guī)模達(dá)到100萬t/d以上。海水淡化裝備自主創(chuàng)新率達(dá)到80%及以上，自主技術(shù)國內(nèi)市場占有率達(dá)到70%以上，國際市場占有率提升10%。海水淡化產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。

2 沿海缺水城市應(yīng)用探討

2.1 萊州市水資源供需分析

萊州市位于山東半島西北部、渤海萊州灣東岸，行政上隸屬于煙臺(tái)市，總面積1 878 km2，海岸線總長108 km。需水量參照《山東省水資源綜合規(guī)劃》采用分行業(yè)預(yù)測法，將用水戶分為生活、生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境三大類，可供水量的計(jì)算，包括地表水可供水量和地下水可供水量，地表水可供水量分中型水庫、小型水庫和塘壩、攔河閘壩等，結(jié)果如表1、表2。

2.2 應(yīng)用工程探討（圖1）

擬建項(xiàng)目廠址位于萊州市金城鎮(zhèn)海北嘴村西南側(cè)，304省道以北，廠區(qū)地理位置優(yōu)越，交通條件也比較便利，項(xiàng)目建設(shè)可依托的水、電條件良好。海水淡化工程考慮近期規(guī)模1萬t/d，預(yù)留遠(yuǎn)期2萬t/d規(guī)模用地，廠區(qū)總用地面積 11094m2，約 1.11hm2（16.64 畝）。

一期1萬t/d海水淡化工程采用反滲透海水淡化工藝，估算總投資約1億元，具體工藝（圖2）簡述如下：海水通過海水取水系統(tǒng)經(jīng)管路輸送至廠區(qū)進(jìn)水井，經(jīng)過沉淀池絮凝沉淀，進(jìn)入到清水池中，海水提升泵從清水池中吸取海水加壓后進(jìn)入到自清洗過濾器中，自清洗過濾器的精度為100 μm，可去除大部分海水中的懸浮顆粒，保證超濾膜系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。經(jīng)過自清洗過濾器的海水進(jìn)入到超濾膜系統(tǒng)中，經(jīng)過超濾膜過濾后的海水進(jìn)入到中間水箱中，超濾的反洗水及廢水與一級反滲透的濃縮海水一起排放至附近的鹽場。經(jīng)過超濾處理的進(jìn)入中間水箱的海水經(jīng)海水供水泵加壓分成兩股，一股進(jìn)入到高壓泵，經(jīng)高壓泵加壓后進(jìn)入到反滲透膜組內(nèi)，另一股進(jìn)入到能量回收中利用反滲透濃海水的余壓進(jìn)行加壓，然后再由增壓泵加壓后進(jìn)入到反滲透膜組中。經(jīng)過反滲透處理的產(chǎn)水TDS在300 mg/L左右，可以滿足國家飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

表1 萊州市經(jīng)濟(jì)社會(huì)總需水量預(yù)測成果表 萬m3

表2 萊州市水資源供需平衡分析成果表 萬m3

3 小結(jié)

目前海水淡化技術(shù)成熟，世界各地已經(jīng)積累了豐富的海水淡化工程經(jīng)驗(yàn)。中國國內(nèi)也已經(jīng)掌握了世界先進(jìn)的海水淡化技術(shù)，并且具備了大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化實(shí)施能力，且已有多個(gè)海水淡化廠在實(shí)際運(yùn)營，積累了海水淡化廠的運(yùn)營管理經(jīng)驗(yàn)，并也培養(yǎng)了大批的海水淡化專業(yè)人才。在此基礎(chǔ)上，實(shí)施本項(xiàng)目對解決萊州市水資源短缺問題有著重大意義。

（1）由于海水有著取之不盡用之不絕的特點(diǎn)，本項(xiàng)目的順利建成，海水淡化作為水資源的補(bǔ)充，是一種保障性高的戰(zhàn)略儲(chǔ)備，可確保用水安全。

（2）中國本來就是個(gè)缺水嚴(yán)重的國家，海水淡化實(shí)實(shí)在在的增加水資源，并不是簡單的水資源轉(zhuǎn)移。

圖1 萊州市海水淡化廠廠址位置圖

圖2 反滲透海水淡化工藝流程

（3）采用海水淡化不會(huì)帶來生態(tài)變化。

（4）增加了供水量，減少地下水的開采量，有利于涵養(yǎng)地下水，改善地下水質(zhì)，水環(huán)境的改善能促進(jìn)生態(tài)環(huán)境平衡，并形成良好的生態(tài)環(huán)境。

（5）有利于發(fā)展國家海水淡化事業(yè)，起到良好的示范作用，并帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈。

（6）海水淡化作為水資源開發(fā)的增量技術(shù)，將成為近海城市解決城市新增供水量，改善水資源結(jié)構(gòu)，提高水資源安全保障率的重要選擇。

[1]李成江，張志敏.海水與苦咸水利用技術(shù)（專題27）[A].城市供水行業(yè)2020年技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展規(guī)劃及2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)[C].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2005.

[2]國家發(fā)展和改革委員會(huì)，國家海洋局，財(cái)政部.海水利用專項(xiàng)規(guī)劃[R].2005.

[3]國家發(fā)展和改革委員會(huì)，國家海洋局.全國海水利用“十三五”規(guī)劃[R].2016.